Дедалі сильніші хвилі спеки, лісові пожежі та посухи мають значний вплив не лише на людей, а й на суперкомп’ютери. Екстремальні погодні умови змушують застосовувати дорогі способи адаптації цих машин до нової реальності.
У 2018 році під час шаленої посухи лісова пожежа в Каліфорнії, відома як Camp Fire, спалила 620 квадратних кілометрів землі, перетворивши кілька міст майже на попіл і вбивши щонайменше 85 людей.
Катастрофа також мала вплив далеко від безпосереднього місця події – від неї постраждав суперкомп’ютерний об’єкт Національної лабораторії Лоуренса Берклі (LBNL) за 230 кілометрів.
Національний науково-обчислювальний центр з енергетичних досліджень (NERSC) зазвичай покладається на зовнішнє повітря для охолодження гарячої електроніки. Але дим і кіптява від пожежі змусили інженерів охолоджувати рециркуляційне повітря, підвищуючи рівень вологості.
«Тоді ми виявили: «Вау, це справжня подія», — каже Норм Бурасса, інженер з енергоефективності в NERSC, який обслуговує близько 3000 користувачів на рік у сферах від космології до сучасних матеріалів.
Через рік спекотна і суха погода знову зашкодила. Комунальні підприємства Каліфорнії відключили енергопостачання NERSC через побоювання, що вітер поблизу LBNL може повалити дерева на лінії електропередач, спричинивши нові пожежі. Незважаючи на те, що NERSC має резервні генератори, багато комп’ютерних вузлів довелося вимкнути на кілька днів, каже Бурасса.
Керівники об’єктів високопродуктивних обчислень (HPC) усвідомлюють дорогі наслідки зміни клімату та лісових пожеж і штормів, які вони посилюють.
За словами Наталі Бейтс, голови робочої групи з енергоефективності HPC, створеної Ліверморською національною лабораторією (LLNL), центри HPC, які включають як суперкомп’ютери, так і центри обробки даних, дуже вразливі через високі потреби в охолодженні та величезний апетит до енергії.
«Екстремальні погодні умови значно ускладнюють проектування та розміщення суперкомп’ютерів», – каже вона.
Зміна клімату може призвести не лише до перегріву, але й до підвищеної вологості, знижуючи ефективність випарних охолоджувачів, на які покладаються багато центрів HPC.
Вологість також може загрожувати самим комп’ютерам, як NERSC виявив під час другої пожежі. За словами Бурасса, коли внутрішнє повітря рециркулювали, конденсація всередині серверних стійок призвела до вибуху в одній шафі.
Для свого наступного суперкомп’ютера, який планується відкрити у 2026 році, NERSC планує встановити енергоємні холодильні агрегати, схожі на кондиціонери, які одночасно охолоджуватимуть і осушуватимуть зовнішнє повітря.
Вартість такої адаптації спонукає деякі центри HPC мігрувати до більш прохолодного та сухого клімату, таких як Канада та Фінляндія, каже Ніколас Дюбе, головний технолог підрозділу HPC компанії Hewlett Packard Enterprise.
«Ми не можемо будувати в деяких місцях надалі, це просто не має сенсу, — каже він. – Нам потрібно рухатися на північ».
Але деякі об’єкти HPC застрягли. Суперкомп’ютери в LLNL використовуються для імітації вибухів ядерної зброї. За словами головного інженера Анни-Марії Бейлі, витрати на переміщення спеціалізованого персоналу можуть бути непомірно високими, а каліфорнійський об’єкт LLNL є дуже безпечним.
Натомість LLNL вивчає можливість перенесення своїх комп’ютерів під землю. «Контроль вологості та температури був би набагато легшим, — каже вона. – Як у винній печері».
Однак втікати від зміни клімату може бути марно. У 2012 році Національний центр атмосферних досліджень відкрив суперкомп’ютерний сайт у Шаєнні, штат Вайомінг, щоб скористатися прохолодним і сухим повітрям регіону.
Проте зміна клімату призвела до більш довгих і вологих сезонів гроз, що перешкоджає охолодженню за допомогою випаровування. У відповідь центр Вайомінгу додав резервну холодильну машину.
«Тепер потрібно будувати інфраструктуру, що відповідає найгіршим можливим умовам, а це дорого», — каже Бейтс.
Зміна клімату також загрожує джерелу життя суперкомп’ютерів: електроенергії. HPC-центри споживають до 100 мегават електроенергії – як середнє місто.
Глобальне потепління ставить значні складнощі перед одним з найбільш надійних джерел електроенергії для людства – атомних електростанцій. Надійність атомних блоків опинилася під загрозою внаслідок глобального потепління.
Водночас високі температури можуть підвищити попит на електроенергію іншими користувачами. Під час спеки в Каліфорнії цього літа, коли різко зросло використання кондиціонерів, комунальне підприємство LLNL наказало закладу підготуватися до відключень електроенергії від 2 до 8 мегават. Хоча відключень не відбулося, це був перший раз, коли лабораторію попросили підготуватися до них, каже Бейлі.
Багато об’єктів HPC також активно споживають воду, яка подається навколо компонентів для відведення тепла, і якої буде дедалі менше, оскільки посухи триватимуть або посилюватимуться.
Десять років тому Національна лабораторія Лос-Аламоса в Нью-Мексико інвестувала в водоочисні споруди, щоб її суперкомп’ютери могли використовувати перероблені стічні води, а не більш дорогоцінну муніципальну воду, каже Джейсон Хік, менеджер програми LANL.
Хоча посухи та підвищення температури можуть бути найбільшою загрозою, об’єкт RIKEN HPC у Кобе, Японія, змушений боротися з перебоями в електропостачанні через шторми, які, як очікується, посилюватимуться з глобальним потеплінням.
У 2018 році була затоплена високовольтна підстанція, що призвело до відключення RIKEN більше ніж на 45 годин. Так само цього року удар блискавки в лінію електромережі вимкнув заклад приблизно на 15 годин.
Майже 200 проектів центру охоплюють такі галузі, як матеріалознавство та ядерний синтез, каже Фумійосі Шоджі, який керує операціями та комп’ютерними технологіями. «Якби наша система була недоступна, ці дослідницькі проекти зупинилися б», — каже він.
Бейтс каже, що майбутні суперкомп’ютери повинні бути сконструйовані таким чином, щоб вони могли знизити продуктивність — і потребу в охолодженні та живленні — під час поганої погоди. «Ми все ще будуємо гоночні автомобілі, але ми створюємо їх з педаллю газу», – каже він.
За матеріалами: Science
